Mesure de la qualité du ciel : le SQM-PI

L’observatoire tourne, quelques menus soucis réglés, je décide de réaliser un SQM pour la mesure du ciel local. En cherchant un peu sur les forums, je trouve une carte Adafruit assez sympa : le composant principal étant un détecteur TSL2591. Cette carte étant vendue comme luxmètre, si vite repérée si vite commandée. Elle dispose d’une librairie toute faite sur le site de Adafruit qui permet d’accéder à plusieurs fonctions de mesures de luminosité : flux en lux, en IR etc …

Il existe d’autres solutions existent à base de TSL237S (qui équipe d’ailleurs le SQM d’Unihedron) je vous laisse découvrir les montages disponibles sur le net.

Je décide donc de me munir de mon tout frais Pi Zéro reçu avec un abonnement en cadeau à une très bonne revue de geek. Installation habituelle du PI Zéro que je ne vais pas détailler ici, tout est disponible sur de nombreux sites en ligne. L’avantage c’est une communication WIFI (ou un inconvénient parfois) sur la carte, une taille relativement petite et l’accès possible en console ssh avec tout une gamme d’utilitaires et outils, puisque nous sommes sous une distribution Raspbian (Linux like).

Le TLS2591 est une carte I2C, je vous renvoie vers l’article sur le détecteur de nuages, pour l’installation du très bon outil i2cdetect, sachant je le rappelle qu’une carte I2C possède toujours la même adresse en dur dans le système. Je rappelle aussi que ces composants I2C ne fonctionnent qu’a leur optimum avec des longueurs de câble de 50cm maximum.

Donc le SQM sera dans un boitier étanche, pas très esthétique mais efficace contenant le Pi Zéro, le  tsl2591 et un petit objectif CCTV fileté en M12 directement face au capteur (8mm de focale et de 40° d’angle). L’alimentation est en 5V pour tout le boitier.

Je rappelle que ce petit Pi Zéro permet l’installation d’un serveur web type NGINX très léger. Je crois que tout est là pour plaire. Attention tout de même le WIFI du Pi Zéro est limité.

Le SQM devra être calibré, il faudra donc avoir accès à un SQM commercial, de club, ou d’un astronome amateur sympa pour affiner votre propre montage.

Le branchement du TSL2591 sur le Pi Zéro est simple, toutefois faites bien attention ce dernier s’alimente en 3.3V, ce qui n’est pas gênant la pin 1 de notre Pi Zéro le délivre. La broche 3 et 5 SDA et SCL dans le bon sens le GND sur la pin 6 ou 9 au choix. Il ne reste plus qu’a nous plonger dans le programme. Ben du Python pardi !

Pour installer la librairie Adafruit vous pouvez lancer la commande avec le gestionnaire de librairies et de paquets pip3 comme suit :

pip3 install adafruit-circuitpython-tsl2591

Un fois fait créer un fichier sqm.py par exemple en lui donnant des droits d’exécution par

chmod+x sqm.py

Voici un exemple permettant de lire la valeur en lux par le capteur, et utilise quelques fonctions de la librairie bien pratique.

#!/usr/bin/env python3
import board
import adafruit_tsl2591
i2c = board.I2C()
sensor = adafruit_tsl2591.TSL2591(i2c)
print('Light: {0}lux'.format(sensor.lux))
print('Visible: {0}'.format(sensor.visible))
print('Infrared: {0}'.format(sensor.infrared))

Je ne publie pas ici le code complet et final, car je considère que chacun peut personnaliser son montage. Pour ma part le Python est une base de départ, ou vient se greffer de nombreuses choses : le JSON, le site web, l’export ou le stockage des données ; le détailler ici prendrait 10 pages et beaucoup de temps de rédaction.

Et que peut on faire avec ça  ?  Et bien surtout relativiser les données, un SQM de 22 n’existe pas en France !
Mon usage : une courbe, un compte rendu de la nuit passée qui permet de caractériser mes acquisitions. Il faudrait compléter par un moniteur de seeing, mais ce dernier est beaucoup plus onéreux.

Le SQM ne fonctionne que les nuits propices : un relais le met en route dès l’ouverture du toit de l’observatoire (il se trouve à l’intérieur de l’abri). La mesure de jour est inutile et le SQM de toute façon saturera à 80.000 lux ce qui est bien en dessous des valeurs d’illumination d’un jour de plein soleil au zénith.

Pour finir, les mesures ont conforté mon choix de déplacer l’instrument vers des cieux plus propices que mon domicile actuel qui affiche fièrement 18.5, une belle pollution lumineuse confirmée, un jour de grand beau temps.

Quelques liens :
Un montage avec un ESP32 
Un peu de théorie : ici